Струйно инъекционный метод ямочного ремонта: Струйно-инъекционная технология (СИТ)

Струйно-инъекционная технология (СИТ)

Струйно-инъекционная технология (СИТ) нашла применение при проведении небольшого ямочного ремонта, устранения неглубоких выбоин и трещин, выравнивании поверхности дорожного покрытия. Возможность проведения работ в температурном диапазоне от -15°С до +40°С позволяет осуществлять ремонт в любое время года.

Где может применяться?

Полученное покрытие выдерживает поток легковых автомобилей средней интенсивности (не более 1000 авто в час), но не подходит для дорог общего пользования. СИТ хорошо показала себе при ремонте пешеходных дорожек, тротуаров, парковок. Преимуществом данной технологии является ее доступная стоимость в сравнении с традиционными и литьевыми методами. Кроме того она не требует нарезки карт, приготовления смеси и позволяет проводить ремонт в максимально сжатые сроки.

Меры безопасности

При проведении ремонта по технологии СИТ меры безопасности стандартные. Необходимо согласовать с ГИБДД временную схему движения, произвести ограждение места проведения работ и установить дорожные знаки.

Все рабочие, операторы и водители должны проходить ежедневный медосмотр. На месте проведения ремонта должна находиться аптечка. Техника также подлежит регулярному техосмотру. Согласование с ОАТИ не требуется.

Подготовительные мероприятия

Подготовка покрытия начинается с продувки трещин и ям ручными или механизированными воздуходувами. Далее место проведения ремонтных работ обрабатывается ВБЭ (водно-битумной эмульсией). Данная мера позволяет улучшить сцепление заплатки с основным слоем. Применение ремонтера позволяет оптимизировать процесс, потому как обеспечивает поток воздуха, способный очистить даже застарелую грязь, упрощает засыпку щебеня и обработку ВБЭ.

Особенности укладки щебня

СИТ предусматривает применение очищенного щебня фракцией 5-10 мм. Качество материала должно соответствовать СНиП и ГОСТ. Более крупная фракция снизит плотность и крепость создаваемой заплатки. Перед тем, как уложить щебень, его обрабатывают ВБЭ, после чего насыпают и равномерно распределяют.

В качестве альтернативы можно использовать черный щебень, подготовленный на асфальтобетонном заводе.

При условии использования ремонтера, обработку эмульсией производят в процессе подачи материала на место ремонта.

Зачем нужна обработка эмульсией?

Уложенный и уплотненный щебень проходит обработку ВБЭ до тех пор, пока эмульсия полностью не пропитает его. Процедура способствует увеличению срока службы отремонтированного участка. Если в некоторых местах имеется возвышения или углубления, после обработки эмульсией производится подсыпка более мелким щебнем фракцией 5-10 мм. Данная мера улучшает сцепление поверхности с колесами автотранспорта и обувью пешеходов, что немаловажно в зимний период.

Уплотнение щебня

Данная процедура проводится с использованием ручных катков или виброплит. Уплотнение щебня позволяет увеличить надежность и прочность заплатки на 10-15%.

Наиболее популярные машины для СИТ (ямочные ремонтеры)

Большое распространение в проведении ремонтных работ по СИТ получили ямочные ремонтеры. Данная техника позволяет устранить различные дефекты дорожных покрытий в сжатые сроки. Представляя собой многофункциональное оборудование для ямочного ремонта, она выполняет целый комплекс технически сложных и трудоемких операций.

ООО «МашКомДорсервис» (г. Москва) предлагает надежные и производительные машины, предусматривающие следующие технологии ремонта:

• Холодную струйно-инъекционную холодную;
• Струйно-инъекционную;
• С применением пенвмонабрызга;
• Струйную.

В каталогах компании имеются такие виды техники:

• Ямочные ремонтеры;
• Маркировщики;
• Фрезы;
• Восстановители покрытий.

Наибольшей популярностью пользуется ямочный ремонтер ЯР-4, имеющий следующие рабочие органы:

• Распылители топлива и эмульсий;
• Вибрационную площадку;
• Гидравлический молоток;
• Газовую горелку.

Вся дорожная техника отличается надежностью, имеет лучшее соотношение цены и качества. Приобрести ямочные ремонтеры и другие агрегаты можно за наличный и безналичный расчет, в лизинг.

• Виды дорожно-строительной техники
• Виды коммунальной техники
• Струйно-инъекционная технология (СИТ)
• Какие права нужны для управления экскаватором?
• История развития гудронаторов
• Виды дорожных катков и их значение в современном строительстве
• Фрезерование дорог
• Как выбрать дорожный каток?
• Харвестер, его преимущества и недостатки
• Принцип работы пескомойки

Ямочный ремонт по струйно-инъекционной технологии

В статье описывается технология струйно-инъекционного ремонта асфальтобетонного дорожного покрытия.

Что такое струйно-инъекционный метод, его достоинства и недостатки. Когда целесообразно проводить ямочный ремонт по струйно-инъекционной технологии.

Струйно-инъекционная технология(СИТ) применяется для небольшого ямочного ремонта, заделки неглубоких трещин и выбоин, позволяющая выровнять поверхность дорожного полотна. Трещину или яму очищают, при необходимости моют струей воды, с последующей обязательной просушкой. После чего обрабатывают водно-битумной эмульсией (ВБЭ), засыпают мелким черным щебнем и пропитывают ВБЭ, при необходимости обрабатывая поверхность заплатки мелким белым щебнем.

Струйно-инъекционная технология для небольшого ямочного ремонта, заделки неглубоких трещин и выбоин.

 

Содержание

• 1 Где и когда применяется СИТ
• 2 Меры безопасности
• 3 Подготовка покрытия
• 4 Укладка щебня
• 5 Обработка эмульсией
• 6 Уплотнение
• 7 Наиболее популярные машины для СИТ(ямочные ремонтеры)

Где и когда применяется СИТ

Ремонт с использованием СИТ применяется при температуре воздуха от + 40 до — 15 градусов. Это позволяет проводить ремонт в любое время года. Отремонтированное по этой технологии покрытие выдерживает средний по интенсивности поток легковых автомобилей(не более тысячи автомобилей в час). Не подходит для дорог общего пользования, потому что давление колес грузовиков быстро продавит заплатку. СИТ применяется для ремонта тротуаров, пешеходных дорожек, парковок перед небольшими магазинами.

Плюсом технологии является низкая, по сравнению с традиционными и литьевыми методами, стоимость ремонта. Ведь данная технология не требует нарезки карт, не требует приготовления смеси и позволяет проводить очень быстрый ремонт.

Меры безопасности

Меры безопасности при проведении ремонта по СИТ стандартны. Согласование с ГИБДД временной схемы движения, установка временных знаков, ограждение места проведения работ барьерами. Обязательно ежедневное проведение медицинского осмотра всех рабочих, операторов и водителей и осмотр техники. Необходимо обеспечить нахождение на месте проведения работ стандартной аптечки.

Согласование с ОАТИ не требуется, потому что дорожное покрытие не подвергается механической обработке и земляным работам.

Подготовка покрытия

Для подготовки покрытия к ремонту, ямы и трещины продувают ручными или механизированными воздуходувами. После очистки необходимо обработать место проведения работ ВБЭ. Это улучшит сцепление заплатки с основным слоем. Оптимальным является использование машин ремонтеров. В этом случае нет нужды в дополнительной технике. Ремонтер обеспечивает достаточный поток воздуха, чтобы очистить даже высохшую грязь. Затем с помощью ремонтера место ремонта обрабатывается ВБЭ, засыпается щебнем, и обрабатывается ВБЭ.

Очистка и обработка ямы или трещины перед ремонтом.

 

 

Укладка щебня

Для СИТ используют очищенный щебень твердых горных пород, фракцией 5-10 мм. Качество щебня должно соответствовать ГОСТ и СНиП. Использование более крупного щебня приведет в меньшей плотности и меньшей крепости отремонтированного участка. Перед укладкой щебень обрабатывают ВБЭ, после чего насыпают и разравнивают Можно использовать приготовленный на асфальтобетонном заводе черный щебень. При использовании ремонтера, щебень обрабатывается ВБЭ в процессе подачи к месту ремонта.

Обработка эмульсией

Уложенный и уплотненный черный щебень тщательно проливают ВБЭ. Необходимо чтобы эмульсия полностью пропитала щебень в месте ремонта. В этом случае отремонтированное покрытие будет служить много лет. В некоторых случаях – крутые повороты, спуски, подъемы, необходимо после обработки эмульсией присыпать место ремонта мелким белым щебнем, с фракцией 5-10 мм. Это улучшает сцепление заплатки с колесами автомобиля и обувью пешеходов и особенно важно в зимний период.

Уплотнение

Несмотря на то, что большинство ремонтных организаций не используют уплотнение щебня, применение ручных катков и особенно виброплит способно улучшить прочность и надежность заплатки на 10-15%.

Применение ручных катков и виброплит для уплотнения щебня.

 

Наиболее популярные машины для СИТ(ямочные ремонтеры)

• БЕЦЕМА 24-3. Обеспечивает подачу двух видов щебня, подогрев ВБЭ и подачу ее под давлением, подачу воздуха по давлением для очистки места ремонта. Имеет возможность обработки щебня ВБЭ внутри. Подача щебня производится воздуходувом с двигателем ММЗ. Идеально подходит для небольших объемов ремонта.
• HYDROG PATCHER PA-5000. Более мощный ремонтер, подающий щебень с помощью шнекового привода. Имеет два бункера под щебень различных фракций, бункер для ВБЭ, автономный дизельный двигатель, дизельную горелку для подогрева ВБЭ. Может использоваться как прицеп или устанавливаться на платформу грузового автомобиля.
• MADROG MADPATCHER MPA. Обеспечивает обработку щебня и его пневматическую подачу. Имеет автономные двигатель и горелку для подогрева ВБЭ. Цена нового агрегата начинается от шестидесяти тысяч евро.

Все машины для ремонта по СИТ выполняют одни и те же функции, отличаясь лишь ценой и дизайном.

Применение струйно-инъекционной технологии позволит в два-три раза сократить затраты на плановый ремонт.

Система безыгольных струйных инъекций для контролируемого высвобождения и повторной доставки биофармацевтических препаратов

1. Mark J.J. Реакция на чуму в Древней и средневековой энциклопедии всемирной истории. 2020. [(по состоянию на 18 мая 2021 г.)]. Доступно в Интернете: https://www.worldhistory.org/article/1534/reactions-to-plague-in-the-ancient—medieval-world/

2. Horgan J. Antonine Plague-World History Encyclopedia. 2019. [(по состоянию на 18 мая 2021 г.)]. Доступно в Интернете: https://www.worldhistory.org/Antonine_Plague/

3. Мерфи В. НОВОСТИ BBC|Здоровье|Прошлые пандемии, охватившие Европу. 2005. [(по состоянию на 18 мая 2021 г.)]. Доступно на сайте: http://news.bbc.co.uk/2/hi/health/4381924.stm

4. Уэйд Л. От черной смерти до смертельного гриппа: прошлые пандемии показывают, почему люди, живущие на обочине, страдают больше всего. Наука. 2020 г.: 10.1126/science.abc7832. [CrossRef] [Google Scholar]

5. Папагригоракис М.Дж., Япиякис С., Синодинос П.Н., Базиотопулу-Валавани Э. Исследование ДНК древней зубной пульпы указывает на брюшной тиф как на возможную причину Афинской чумы. Междунар. Дж. Заразить. Дис. 2006; 10: 206–214. дои: 10.1016/j.ijid.2005.09.001. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

6. Olson P.E., Hames C.S., Benenson A.S., Genovese E.N. Синдром Фукидида: Эбола Дежавю? (или Возрождение Эболы?) Emerg. Заразить. Дис. 1996; 2: 155–156. doi: 10.3201/eid0202.960220. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

7. Бодду С.Х.С., Кумари С. Краткий обзор интраназальной доставки диазепама для лечения острых повторяющихся приступов. Фармацевтика. 2020;12:1167. doi: 10.3390/фармацевтика12121167. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

8. Пермана А.Д., Маккрадден М.Т.С., Доннелли Р.Ф. Улучшенная внутрикожная доставка наносуспензий противофиляриозных препаратов с использованием растворяющихся микроигл: исследование, подтверждающее концепцию. Фармацевтика. 2019;11:346. doi: 10.3390/фармацевтика11070346. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

9. Bussio J.I., Molina-Perea C., González-Aramundiz J.V. Нанокапсулы гиалуроновой кислоты как платформа для безыгольной вакцинации. Фармацевтика. 2019;11:246. doi: 10.3390/фармацевтика11050246. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

10. Лю С.-Ю., Ко Х.-К., Финк Дж.Б., Ван Г.-Х., Хуанг С.-С., Чен Ю.-С., Линь Х.-Л. Распределение количества колистина, доставляемого небулайзерами разного типа, и концентрации при искусственной вентиляции легких. Фармацевтика. 2019;11:459. doi: 10.3390/фармацевтика11090459. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

11. Сингх Б., Шукла Н., Ким Дж., Ким К., Парк М.-Х. Реагирующие на стимулы нановолокна, содержащие золотые наностержни для платформ доставки лекарств по требованию. Фармацевтика. 2021;13:1319. doi: 10.3390/фармацевтика13081319. [Статья PMC бесплатно] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

12. Zeng M., Xu Q., Pichichero M.E. Защита от сибирской язвы с помощью безыгольной иммунизации слизистых оболочек человеческой вакциной против сибирской язвы. вакцина. 2007; 25:3588–3594. doi: 10.1016/j.vaccine.2007.01.075. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

13. Baxter J.R. Ph.D. Тезис. Калифорнийский университет Санта-Барбары; Санта-Барбара, Калифорния, США: 2004 г. Основные механизмы доставки лекарств с помощью струйной инъекции: основа для разработки безболезненного микроинжектора. [Академия Google]

14. Тримзи М.А., Хам Ю.-Б., Ан Б.-Ч., Пак Ж.-Х., Юн С.-Н. Численный анализ и моделирование импульсного пьезоэлектрического безыгольного струйного инжектора. Дж. Мех. науч. Технол. 2019;33:3851–3858. doi: 10.1007/s12206-019-0728-9. [CrossRef] [Google Scholar]

15. Беркот Т.Л., Беллхаус Б.Дж., Хьюсон Г., Лонгридж Д.Дж., Маддл А.Г., Сарфи Д.Ф. Трансдермальная и трансмукозальная доставка лекарств в порошке. крит. Преподобный Тер. Наркотик Карр. Сист. 1999; 16: 331–384. doi: 10.1615/CritRevTherDrugCarrierSyst.v16.i4.10. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

16. Davis J.L., Gilger B.C., Robinson M.R. Новые подходы к доставке лекарств в глаза. Курс. мнение Мол. тер. 2004; 6: 195–205. [PubMed] [Google Scholar]

17. Le Bourlais C., Acar L., Zia H., Sado P.A., Needham T., Leverge R. Офтальмологические системы доставки лекарств — последние достижения. прог. Ретин. Глаз Res. 1998; 17:33–58. doi: 10.1016/S1350-9462(97)00002-5. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

18. Ламбкин И., Пинилла С. Целевые подходы к пероральной доставке лекарств. Мнение эксперта. биол. тер. 2002; 2: 67–73. дои: 10.1517/14712598.2.1.67. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

19. Sastry S.V., Nyshadham J.R., Fix J.A. Последние технологические достижения в пероральной доставке лекарств – обзор. фарм. науч. Технол. Сегодня. 2000;3:138–145. doi: 10.1016/S1461-5347(00)00247-9. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

20. Хуссейн А. А. Интраназальная доставка лекарств. Доп. Наркотик Делив. 1998; 29:39–49. doi: 10.1016/S0169-409X(97)00060-4. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

21. Морита Т., Ямахара Х. Назальные системы доставки. Биопрепарат Делив. Сист. 2016;29: 104–118. doi: 10.3109/9781420086713-10. [CrossRef] [Google Scholar]

22. Эдвардс Д.А., Данбар К. Биоинженерия терапевтических аэрозолей. Анну. Преподобный Биомед. англ. 2002; 4: 93–107. doi: 10.1146/annurev.bioeng.4.100101.132311. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

23. Хуссейн А., Ахсан Ф. Влагалище как путь системной доставки лекарств. Дж. Контроль. Выпускать. 2005; 103:301–313. doi: 10.1016/j.jconrel.2004.11.034. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

24. Hingson R.A., Figge F.H.J. Обзор развития струйных инъекций в парентеральной терапии. Курс. Рез. Анест. аналг. 1952;31:361–366. doi: 10.1213/00000539-195211000-00073. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

25. Симонсен Л., Кейн А., Ллойд Дж., Заффран М., Кейн М. Небезопасные инъекции в развивающихся странах и передача патогенов, передающихся через кровь: Обзор. Бык. Всемирный орган здравоохранения. 1999; 77: 789–800. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

26. Хаури А.М., Армстронг Г.Л., Хутин Ю.Дж.Ф. Глобальное бремя болезней, связанных с зараженными инъекциями, сделанными в медицинских учреждениях. Междунар. J. ЗППП СПИД. 2004; 15:7–16. дои: 10.1258/095646204322637182. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

27. Руководство ВОЗ по использованию безопасных шприцев для внутримышечных, внутрикожных и подкожных инъекций в медицинских учреждениях. [(по состоянию на 21 октября 2021 г.)]; Med. Дес. Мал. Метаб. 2016 11: 416–424. Доступно на сайте: https://apps.who.int/iris/handle/10665/250144/ [Google Scholar]

28. Gopar-Nieto R., Juárez-Pérez C.A., Cabello-López A., Haro-García L.C. , Агилар-Мадрид Г. Обзор острых травм среди медицинских работников. преподобный мед. Инст. мекс. Сегуро Сок. 2015;53:356–361. [PubMed] [Академия Google]

29. Хэмбридж К. Травмы от уколов иглами и острыми предметами среди студентов-медсестер. Нурс. Стоять. 2011;25:38–45. doi: 10.7748/ns2011.03.25.27.38.c8389. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

30. Факты G. Безопасность инъекций. Индийский педиатр. 2000; 37: 345–347. [PubMed] [Google Scholar]

31. Миллер М.А., Пизани Э. Стоимость небезопасных инъекций. [(по состоянию на 19 мая 2021 г.)]; Bull. Исцеление мира. Орган. 1999 77: 808–811. Доступно в Интернете: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1059.3028 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

32. Патрик Д.Л., Мюррей Т.П., Губернатор Л., Бигби Дж., Службы H. Острые травмы среди работников больниц в Массачусетсе. [(по состоянию на 19 июля 2021 г.)]; 2010 г. Доступно в Интернете: https://www.mass.gov/doc/sharps-injuries-among-hospital-workers-in-massachusetts-2010/download

33. Hemond B.D. Дипломная работа. Массачусетский Технологический Институт; Кембридж, Массачусетс, США: 2006. Управляемая безыгольная система доставки лекарств, приводимая в действие силой Лоренца. [Академия Google]

34. Косе С., Мандирачиоглу А. Страх перед кровью/инъекцией у здоровых и нездоровых взрослых, поступивших в клиническую больницу. Междунар. Дж. Клин. Пр. 2007; 61: 453–457. doi: 10.1111/j.1742-1241.2006.01150.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

35. Хэмбридж К., Николс А., Эндакотт Р. Влияние острых травм на студентов-медсестер: систематический обзор. бр. Дж. Нурс. 2016;25:1064–1071. doi: 10.12968/bjon.2016.25.19.1064. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

36. Mitchell A.E.P. Психологический дистресс у студентов-медсестер, проходящих образовательную программу с профессиональной регистрацией в качестве медсестры: их воспринимаемые барьеры и факторы, способствующие поиску психологической поддержки. Дж. Психиатр. Мент. Медсестры здоровья. 2018;25:258–269. doi: 10.1111/jpm.12459. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

37. Олатунжи Б.О., Уильямс Н.Л., Савчук С.Н., Лор Дж.М. Симптомы отвращения, тревоги и обморока, связанные со страхом перед инъекцией крови и травмой: структурная модель. J. Тревожное расстройство. 2006; 20:23–41. doi: 10.1016/j.janxdis.2004.11.009. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

38. Бро Л.М., МакГрат П.Дж., Крейг К.Д., Сантор Д., Кэссиди К.-Л., Рейд Г.Дж. Выражение лица детей, получающих прививки: анализ основных компонентов системы кодирования лица ребенка. клин. Дж. Боль. 2001; 17: 178–186. дои: 10.1097/00002508-200106000-00011. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

39. Нир Ю., Паз А., Сабо Э., Потасман И. Страх инъекций у молодых людей: распространенность и ассоциации. Являюсь. Дж. Троп. Мед. Гиг. 2003; 68: 341–344. doi: 10.4269/ajtmh.2003.68.341. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

40. Стоимость инъекций PharmaJet. 2017. [(по состоянию на 20 мая 2021 г.)]. Доступно онлайн: https://pharmajet.com/cost-of-needle-injections/

41. Дзикан Г., Чисхолм Д., Джонс Б., Ровира Дж., Хутин Ю.Дж.Ф. Экономическая эффективность политики безопасного и надлежащего использования инъекций в медицинских учреждениях. Бык. Всемирный орган здравоохранения. 2003; 81: 277–285. дои: 10.1590/S0042-96862003000400009. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

42. Старейшина А., Патерсон С. Острые травмы в здравоохранении Великобритании: обзор показателей травматизма, передачи вируса и потенциальной эффективности защитных устройств. Занять. Мед. 2006; 56: 566–574. doi: 10.1093/occmed/kql122. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

43. Пепин Дж., Чакра C.N.A., Пепин Э., Нолт В. Эволюция глобального использования небезопасных медицинских инъекций, 2000–2010 гг. ПЛОС ОДИН. 2013;8:e80948. doi: 10.1371/journal.pone.0080948. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

данные демографических и медицинских обследований (DHS) bioRxiv. 2019; 9:1–10. дои: 10.1101/574137. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

45. Micro Dispensing Valve-MDV 3200A: VERMES Microdispensing GmbH. [(по состоянию на 20 декабря 2019 г.)]. Доступно в Интернете: https://www.vermes.com/en/micro-dispensing-systems/mds-micro-dispensing-systems/micro-dispensing-system-mds-3200-series/micro-dispensing-valve-mdv-3200a /

46. Лэнгфорд Р.М., Равал Н. Новая безыгольная система PCA: трансдермальная система ионофореза фентанила. Острая боль. 2006; 8: 151–153. doi: 10.1016/j.acpain.2006.08.044. [CrossRef] [Google Scholar]

47. Misra A. Безыгольная, неадъювантная кожная иммунизация путем усиленной электропорацией трансдермальной доставки дифтерийного анатоксина и пептидной вакцины-кандидата против вируса гепатита B. вакцина. 1999; 18: 517–523. doi: 10.1016/S0264-410X(99)00212-1. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

48. Wang S., Zhang C., Zhang L., Li J., Huang Z., Lu S. Относительная иммуногенность ДНК-вакцин, доставляемых методами внутримышечной иглы, электропорации и генной пушки. вакцина. 2008;26:2100–2110. doi: 10.1016/j.vaccine.2008.02.033. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

49. Wong T.-W., Chen C.-H., Huang C.-C., Lin C.-D., Hui S. -В. Безболезненная электропорация с новым безыгольным набором микроэлектродов для улучшения трансдермальной доставки лекарств. Дж. Контроль. Выпускать. 2006; 110: 557–565. doi: 10.1016/j.jconrel.2005.11.003. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

50. Кендалл М. Разработка безыгольных физических методов нацеливания на эпидермальные клетки для вакцинации ДНК. вакцина. 2006; 24:4651–4656. doi: 10.1016/j.vaccine.2005.08.066. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

51. Арора А., Праусниц М.Р., Митраготри С. Микромасштабные устройства для трансдермальной доставки лекарств. Междунар. Дж. Фарм. 2008; 364: 227–236. doi: 10.1016/j.ijpharm.2008.08.032. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

52. Hogan N.C., Taberner A., ​​A Jones L., Hunter I.W. Безыгольная доставка макромолекул через кожу с помощью управляемых струйных инъекторов. Мнение эксперта. Наркотик Делив. 2015;12:1637–1648. дои: 10.1517/17425247.2015.1049531. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

53. Wang X., Ren T., Yang P.H. Вакцина и система безыгольной вакцинации. Дж. Микроб. Биохим. Технол. 2014; 6: 359–360. doi: 10.4172/1948-5948.1000168. [CrossRef] [Google Scholar]

54. Zeng D., Wu N., Qian L., Shi H., Kang Y. Экспериментальное исследование эффективности проникновения безыгольного инъекционного устройства большего объема. Дж. Мех. науч. Технол. 2020;34:3897–3909. doi: 10.1007/s12206-020-0840-x. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

55. Праусниц М.Р., Митраготри С., Лангер Р. Текущее состояние и будущий потенциал трансдермальной доставки лекарств. Нац. Преподобный Друг Дисков. 2004;3:115–124. doi: 10.1038/nrd1304. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

56. Бакстер Дж., Митраготри С. Струйный прокол кожи и его влияние на безыгольные струйные инъекции: экспериментальные исследования и прогностическая модель. Дж. Контроль. Выпускать. 2005; 106: 361–373. doi: 10.1016/j.jconrel.2005.05.023. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

57. Scheiblhofer S., Thalhamer J., Weiss R. Лазерная микропорация кожи: перспективы безболезненного применения защитных и лечебных вакцин. Мнение эксперта. Наркотик Делив. 2013;44:761–773. дои: 10.1517/17425247.2013.773970. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

58. Kim Y.C., Jarrahian C., Zehrung D., Mitragotri S., Prausnitz M.R. Системы доставки для внутрикожной вакцинации. Курс. Вершина. микробиол. Иммунол. 2011; 37:77–112. doi: 10.1007/82_2011_123. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

59. Митраготри С. Иммунизация без игл. Нац. Преподобный Иммунол. 2005; 5: 905–916. дои: 10.1038/nri1728. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

60. Ма Г., Ву С. Микроиглы, биомикроиглы и биостимулированные микроиглы: обзор. Дж. Контроль. Выпускать. 2017; 251:11–23. doi: 10.1016/j.jconrel.2017.02.011. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

61. Бхатнагар С., Дэйв К., Венуганти В.В.К. Микроиглы в клинике. Дж. Контроль. Выпускать. 2017; 260:164–182. doi: 10.1016/j.jconrel.2017.05.029. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

62. Dugam S., Tade R., Dhole R., Nangare S. Новая эра массива микроигл для фармацевтических и биомедицинских применений: последние достижения и токсикологические перспективы. Футур. Дж. Фарм. науч. 2021; 7:1–26. doi: 10.1186/s43094-020-00176-1. [CrossRef] [Google Scholar]

63. Lee Y., Dugansani S.R., Jeon S.H., Hwang S.H., Kim J.H., Park S.H., Jeong J.H. Система доставки лекарств на основе нано- и микроструктур ДНК лосося. науч. Респ. 2017; 7:9724. doi: 10.1038/s41598-017-09904-9. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

64. Lee Y. Master’s Thesis. Университет Науки и Технологии; Тэджон, Корея: 2017. Система доставки лекарств на основе нано- и микроструктур ДНК лосося. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

65. Бок М., Чжао З.-Дж., Чон С., Чон Дж.-Х., Лим Э. Ультразвуковая и ионофоретически улучшенная система доставки лекарств о растворяющихся пластырях с микроиглами. науч. 2020; 10:2027. дои: 10.1038/s41598-020-58822-в. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

66. Zempsky W.T., Robbins B., Richards P.T., Leong M.S., Schechter N.L. Новая безыгольная система доставки порошка лидокаина для быстрой местной анальгезии. Дж. Педиатр. 2008; 152:405–412. doi: 10.1016/j.jpeds.2007.07.018. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

67. Гленн Г.М., Кенни Р.Т., Эллингсворт Л.Р., А. Фреч С., А. Хаммонд С., Зотевейдж Дж. П. Чрескожная иммунизация и стратегии иммуностимуляторов: использование иммунокомпетентности кожи. Эксперт Rev. Вакцины. 2003; 2: 253–267. doi: 10.1586/14760584.2.2.253. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

68. Prausnitz M.R. Микроиглы для трансдермальной доставки лекарств. Доп. Наркотик Делив. 2004; 56: 581–587. doi: 10.1016/j.addr.2003.10.023. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

69. Митраготри С., Кост Дж. Низкочастотный сонофорез: обзор. Доп. Наркотик Делив. 2004; 56: 589–601. doi: 10.1016/j.addr.2003.10.024. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

70. Денет А.-Р., Ванбевер Р., Преат В. Электропорация кожи для чрескожной и местной доставки. Доп. Наркотик Делив. 2004; 56:659–674. doi: 10.1016/j.addr.2003.10.027. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

71. Cevc G. Липидные везикулы и другие коллоиды как переносчики лекарств на коже. Доп. Наркотик Делив. 2004; 56: 675–711. doi: 10.1016/j.addr.2003.10.028. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

72. Циглер А. Безыгольные инъекции — научная фантастика или возвращение почти забытой системы доставки лекарств? Мед. Монацшр. фарм. 2007; 30: 297–303. [PubMed] [Google Scholar]

73. Берриос-Торрес С.И., Умшайд К.А., Братцлер Д., Леас Б., Стоун Э.К., Келз Р.Р., Рейнке К.Е., Морган С., Соломкин Дж., Мазуски Дж.Е. и др. Руководство Центров по контролю и профилактике заболеваний по предотвращению инфекций в области хирургического вмешательства, 2017 г. JAMA Surg. 2017; 152: 784–791. doi: 10.1001/jamasurg.2017.0904. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

74. Венигер Б.Г. Библиография безыгольных струйных инъекций, список устройств и производителей. 2000. [(по состоянию на 19 июля 2021 г. )]. Доступно на сайте: http://www.hcvets.com/data/occupational/munji/2004_Jetinject_Bib.pdf

75. Ворковски К.А., Берман С.М. Руководство по лечению заболеваний, передающихся половым путем, Центров по контролю и профилактике заболеваний. клин. Заразить. Дис. 2011; 53 ((Прил. 3)): 59–63. doi: 10.1093/cid/cir694. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

76. Технические рекомендации Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в отношении шприц-ручек, струйных и связанных с ними инжекторов, предназначенных для использования с лекарствами и биологическими продуктами. [(по состоянию на 21 октября 2021 г.)]; Md. 2013 20993: 301–796. Доступно в Интернете: http://www.fda.gov/CombinationProducts/default.htm [Google Scholar]

77. Stoitzner P., Holzmann S., McLellan A.D., Ivarsson L., Stössel H., Kapp M., Kämmerer У., Дуйяр П., Кемпген Э., Кох Ф. и соавт. Визуализация и характеристика мигрирующих клеток Лангерганса в коже и лимфатических узлах мышей с помощью антител против лангерина/CD207. Дж. Расследование. Дерматол. 2003; 120: 266–274. doi: 10.1046/j.1523-1747.2003.12042.x. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

78. Gockel C. Чрескожная иммунизация индуцирует слизистый и системный иммунитет: мощный метод нацеливания иммунитета на женский репродуктивный тракт. Мол. Иммунол. 2000; 37: 537–544. doi: 10.1016/S0161-5890(00)00074-2. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

79. Glenn G.M., Scharton-Kersten T., Vassell R., Mallett C.P., Hale TL, Alving C.R. Чрескожная иммунизация холерным токсином защищает мышей от летального заражения слизистой токсином. Дж. Иммунол. 1998; 161:3211–3214. [PubMed] [Академия Google]

80. Ren S., Li M., Smith J.M., DeTolla L.J., A Furth P. Струйная инъекция малого объема для внутрикожной иммунизации кроликов. БМС Биотехнология. 2002; 2: 2–7. doi: 10.1186/1472-6750-2-10. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

81. Kenney R.T., Frech S.A., Muenz L.R., Villar C.P., Glenn G.M. Экономия дозы при внутрикожной инъекции вакцины против гриппа. Н. англ. Дж. Мед. 2004; 351:2295–2301. doi: 10.1056/NEJMoa043540. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

82. ДНК-вакцины Robinson HL. клин. микробиол. Newsl. 2000; 22:17–22. дои: 10.1016/S0196-4399(00)87959-3. [CrossRef] [Google Scholar]

83. Ferayorni A., Yniguez R., Bryson M., Bulloch B. Безыгольная струйная инъекция лидокаина для местной анестезии во время люмбальной пункции. Педиатр. Эмердж. Забота. 2012; 28: 687–690. doi: 10.1097/PEC.0b013e31825d210b. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

84. Келли С., Рассел Дж., Девгон П., Розен П. Трансформация опыта установки периферических внутривенных катетеров в педиатрии. Дж. Васк. Доступ. 2017;18:259–263. doi: 10.5301/jva.5000652. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

85. Хаджимагсуди М., Вахиди Э., Момени М., Арабинеджад А., Саиди М. Сравнение местного анестезирующего действия лидокаина при струйной инъекции и инфильтрации иглой при люмбальной пункции. Являюсь. Дж. Эмерг. Мед. 2016; 34:1225–1229. doi: 10.1016/j. ajem.2016.03.030. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

86. Weller C. Струйная инъекция инсулина против метода шприца и иглы. Варенье. Мед. доц. 1966; 195: 844–847. doi: 10.1001/jama.1966.03100100096027. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

87. Taberner A., ​​Hogan N.C., Hunter I.W. Безыгольный струйный впрыск с использованием управляемых в реальном времени линейных приводов силы Лоренца. Мед. англ. физ. 2012; 34:1228–1235. doi: 10.1016/j.medengphy.2011.12.010. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

88. Хоган Н.С., Анахтар М.Н., Табернер А.Дж., Хантер И.В. Доставка иммунореактивного антигена с помощью управляемого безыгольного струйного инъектора. Дж. Контроль. Выпускать. 2017; 258:73–80. doi: 10.1016/j.jconrel.2017.05.003. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

89. Тримзи М.А., Хам Ю.-Б., Ан Б.-К., Пак Дж.-Х., Юн С.-Н., Ли К.-Н. Проектирование схемы последовательности автоматической загрузки безыгольного инжектора сжатого газа; Материалы 22-й Международной конференции по технологии мехатроники (ICMT), Согвипхо KAL Hotel; Остров Чеджудо, Корея. 26–29 октября 2018 г. [Google Scholar]

90. Тримзи М.А., Хэм Ю.-Б., Ан Б.-К., Канвал Т., Пак Дж.-Х., Юн С.-Н. Исследование безыгольного инъекционного устройства с приводом от сжатого воздуха для доставки переменного объема; Материалы Международного симпозиума по точному машиностроению и устойчивому производству 2021 (PRESM2021), отель Ramada Plaza Jeju; Чеджу, Корея. 21–23 июля 2021 г.; п. 54. [Google Академия]

91. Саймон Дж.К., Картер М., Пасетти М.Ф., Штейн М.Б., Котлофф К.Л., Венигер Б.Г., Кэмпбелл Дж.Д., Левин М.М. Безопасность, переносимость и иммуногенность инактивированной трехвалентной вакцины против сезонного гриппа, вводимой с помощью безыгольного одноразового струйного шприца. вакцина. 2011;29:9544–9550. doi: 10.1016/j.vaccine.2011.09.097. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

92. Нордлунд М., Ким С.-Г., Тейт Д., Ли Т., О Х. Аксиоматический дизайн: создание абстрактного бетона. Процедура ЦИРП. 2016;50:216–221. doi: 10.1016/j.procir.2016.04.146. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

93. Парк Г.-Ж. Преподавание концептуального дизайна с использованием аксиоматического дизайна студентам и практикам инженеров. Дж. Мех. науч. Технол. 2014; 28: 989–998. doi: 10.1007/s12206-013-1170-z. [CrossRef] [Google Scholar]

94. E. Групповое проектирование и анализ мультифизической системы с помощью программного обеспечения SimulationX от ITI GmbH. [(по состоянию на 21 октября 2021 г.)]. Доступно на сайте: https://www.esi-group.com/

Юн С.-Н. Технико-экономическое обоснование пьезоэлектрического контроля безыгольной трансдермальной доставки лекарств с помощью SimulationX; Материалы 2019 годаВесенняя конференция KSPSE, Национальный университет Пукён; Пусан, Корея. 30–31 мая 2019 г. [Google Scholar]

96. Хэм Ю.-Б., Ан Б.-К., Тримзи М.А., Пак Дж.-Х., Юн С.-Н. Численный анализ пьезоэлектрического струйного дозирующего механизма для нанолитровой капли высоковязкой жидкости. Дж. Наноски. нанотехнологии. 2019; 19: 1843–1847. doi: 10.1166/jnn.2019.16223. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

97. Тримзи М.А., Хэм Ю.-Б., Ан Б.-К., Парк Дж.-Х., Юн С.-Н., Шин Х. Разработка струйный дозатор вязкой жидкости с использованием многослойного пьезоэлектрического привода с механизмом усиления смещения шарнирно-рычажного типа; Материалы 5-й Международной конференции по передовым электроматериалам (ICAE), отель Ramada Plaza Jeju; Чеджу, Корея. 5–8 ноября 2019 г.. [Google Scholar]

98. SMC Inc. 3/2 пилотный пневматический регулирующий клапан направления (модель: SYJA712) [(по состоянию на 21 октября 2021 г.)]. Доступно на сайте: https://www.smcworld.com/en-jp/

99. Тримзи М.А., Хам Ю.-Б., Сео Дж.-Х., Шин Г.-Н., Пак Дж.-Х. ., Юн С.-Н. Измерение временной задержки с использованием нескольких отверстий для контроля последовательности инъекционного устройства; Материалы 7-й Международной конференции Азиатского общества точного машиностроения и нанотехнологий (ASPEN 2017), COEX; Сеул, Корея. 14–17 ноября 2017 г. [Google Scholar]

100. Силикон общего назначения. [(по состоянию на 20 декабря 2019 г. )]. Доступно на сайте: https://www.brookfieldengineering.com/products/viscosity-standards/general-purpose-silicone

101. Тримзи М.А., Хэм Ю.-Б., Ан Б.-С., Ким Х.-У ., Пак Ж.-Х., Юн С.-Н. Управление объемом впрыска с использованием импульсного давления за счет движения поршня; Материалы осенней конференции KSPSE 2018 г. по проектированию энергетических систем, Национальный университет Пукён; Пусан, Корея. 1–2 ноября 2018 г. [Google Scholar]

Дизайн геометрии безыгольных струйных инъекторов и анализ процесса диффузии лекарств

На этой странице

РезюмеВведениеВыводыНаличие данныхКонфликты интересовБлагодарностиСсылкиАвторские праваСтатьи по теме инжекторы (NFJI) в деталях и понять влияние различной геометрии сопла на процесс диффузии лекарственного средства, в этой статье было выполнено численное моделирование для изучения процесса диффузии лекарства в подкожной ткани NFJI с цилиндрическим соплом. На этой основе были проанализированы отличия процесса диффузии лекарственного средства при различной геометрии сопла. Результаты показывают, что лекарство диффундирует в подкожной клетчатке в форме эллипсоида. Проникновение препарата в подкожную клетчатку более глубокое при одновременном использовании конической насадки и конической цилиндрической насадки. Однако для обратного распространения на границу между кожей и подкожной клетчаткой требуется больше времени.

1. Введение

Существует множество проблем с инъекциями с помощью игл для подкожных инъекций, таких как уплотнение кожи в месте инъекции, трудности с утилизацией отходов устройства для инъекций, а потребность людей в безыгольных струйных инъекторах растет день ото дня. . Безыгольные струйные инъекторы впервые были использованы для введения инсулина в 1941 г. [1]. Они используют высокоскоростной струйный поток для прокола кожи и введения лекарств в подкожную клетчатку. В последние годы безыгольные струйные форсунки постоянно совершенствовались, и эффект впрыска значительно улучшился.

В настоящее время наиболее представительными безыгольными струйными инжекторами в мире являются Intraject, разработанный британской компанией Weston Medical Company, и Injex американской компании Equidyne [2]. Baxter и Mitragotri [3–5] изучали взаимосвязь между проникновением препарата в подкожную клетчатку и скоростью струи и диаметром безыгольных струйных инъекторов, и результаты показывают, что степень полноты введения зависит от диаметра струи и скорости струи. . Цзэн и др. В работе [6] изучалось влияние разного диаметра сопла на эффект впрыска. Установлено, что диффузионный эффект препарата в подкожной клетчатке был наилучшим при диаметре сопла 0,3 мм. Рим и др. [7] изучали процесс диффузии лекарств, который сыграл ключевую роль в разработке безыгольных струйных инъекторов. Гупта и др. [8] изучали взаимосвязь между давлением инъекции и болью во время инъекции и обнаружили, что более высокое давление будет усиливать болевые ощущения в организме человека. Влияние различной геометрии сопла на скорость струи и интенсивность турбулентности изучается LI et al. [9]. Было обнаружено, что длина цилиндра в середине сопла оказывает большое влияние на среднюю скорость впрыска и среднюю интенсивность турбулентности. Чен и др. В работе [10] создана математическая модель процесса впрыска безыгольных струйных форсунок. Результаты показывают, что с увеличением диаметра струи и скорости струи соответственно увеличивается глубина отверстия прокола струи. Чжан и др. [11] изучали влияние геометрии сопла пьезоэлектрического безыгольного шприца на форму струи лекарственного средства. Когда геометрия сопла представляет собой коническую колонну, можно получить симметричную струю с хорошей управляемостью.

Форсунка является одним из основных компонентов безыгольных струйных форсунок. В настоящее время исследования влияния геометрии сопла безыгольных струйных инъекторов на процесс диффузии лекарственных средств не носят комплексного характера. В данной работе, взяв за прототип безыгольные струйные инъекторы с цилиндрическим соплом, методом численного моделирования исследован процесс диффузии лекарственного препарата в кожу. На этой основе была изменена геометрия сопла, а также были сопоставлены и проанализированы различия в процессе диффузии лекарственного средства при различных условиях геометрии сопла, чтобы обеспечить теоретическую основу для улучшенной конструкции безыгольных струйных инжекторов.

2. Имитационная модель NFJI

Безыгольный струйный инжектор с цилиндрическим соплом выбран в качестве прототипа, поскольку фактическая область введения и диффузии лекарственного средства осесимметрична; таким образом, область численного моделирования может быть упрощена до двумерной области. Упрощение модели и сеточная диаграмма показаны на рис. 1 (по одной на каждые пять узлов сетки). На рисунке ABHI — площадь сопла, радиус сопла 0,125  мм, длина AB 7  мм. Общая толщина обшивки (CE) составляет 30 мм. Согласно результатам исследований большого количества литературы, отверстие равного диаметра, проникающее в кожу, будет образовываться на первом этапе введения препарата, то есть в область БДКГХ, и общей толщиной 3 мм. BJ представляет собой область эпидермиса и дермы, а длина BJ составляет 1,67 мм. ЮК располагается в подкожной клетчатке на длине 1,43 мм. DEFGKJ представляет собой область подкожной клетчатки, а подкожная клетчатка является основной областью диффузии лекарственного средства. В численном моделировании он упрощается до пористых сред. Расчетная область разделена на сетки с помощью ICEM, и общее количество сеток составляет около 107000. Для качественного анализа влияния различных конструкций насадок на введение и диффузию лекарственного средства в подкожную ткань стенка насадки шприца предполагается гладкой. и недеформированный.

В начальный момент расчета среда насадки, поры равного диаметра и внутренняя площадь пористых сред кожи – воздух, а раствор лекарственного средства – жидкость. Учитывая, что жидкая фаза и газовая фаза смешиваются в процессе закачки, для расчета двухфазного потока используется модель VOF. Пористость площади пористых сред равна 0,2, а коэффициент внутреннего сопротивления равен 200. Коэффициенты вязкого сопротивления в направлениях и соответственно равны и .

3. Анализ процесса диффузии лекарств с цилиндрическим соплом

При скорости струи 160 м/с процесс диффузии безыгольных струйных инъекторов с цилиндрическим соплом в подкожной клетчатке показан на рис. 2. Лекарство проходит через цилиндрическую насадку образуют высокоскоростную струю, которая касается поверхности кожи и проникает в нее. С увеличением объема инъекции лекарство сходится в конце пункционного отверстия, а затем распространяется вокруг с концом отверстия в качестве центра, и форма диффузии становится приблизительно эллипсоидальной. Кроме того, центр диффузии лекарственного средства в подкожной клетчатке со временем постепенно перемещается к границе между кожей и подкожной клетчаткой.

Были проанализированы переходные результаты распределения препарата, когда время инъекции составляло . Изменение скорости препарата на центральной линии сопла показано на рисунке 3. Из рисунка видно, что до соприкосновения препарата с кожей скорость потока в цилиндрическом сопле постепенно увеличивается от 160 м/с до 205 м. /с. Из-за влияния вязкости жидкости вблизи стенки сопла образуется пограничный слой, и скорость движения лекарства в пограничном слое мала. Поскольку скорость потока остается постоянной, скорость лекарства в центре сопла увеличивается. Когда лекарство вытекает из выходного отверстия насадки в затем продолжает распространяться в подкожную клетчатку от конца пункционного отверстия. Из-за высокого сопротивления в пористой среде скорость потока быстро уменьшается, пока не достигнет нуля.

Для более точного изучения процесса диффузии ЛС в подкожной клетчатке скорость ЛС на разной глубине кожи при представлена ​​на рисунке 4. Из рисунка видно, что максимальная скорость потока ЛС находится на выходе из сопла, а скорость потока препарата при разной глубине впрыска непрерывно уменьшается с направлением и медленно уменьшается в диапазоне 0 ~ 0,12 мм, но быстро уменьшается после . Согласно расчету число Рейнольдса жидкости в трубке равно , что означает, что состояние течения турбулентное.

4. Влияние геометрии сопла на процесс диффузии лекарственного средства

Улучшенная геометрия сопла может не только улучшить эффект инъекции, но также уменьшить рассеяние и потери энергии. В этом разделе будет проведено сравнение и анализ процесса диффузии лекарственного средства в подкожную клетчатку под действием конической насадки и конической цилиндрической насадки. Геометрия конического сопла относительно проста, а ключевым параметром является угол усадки, который увеличивает сопротивление потоку лекарственного средства, если угол усадки слишком велик. Благодаря наличию выходного цилиндра определенной длины коническое цилиндрическое сопло позволяет улучшить стабильность высокоскоростной струи. Геометрические схемы форсунок приведены на рис. 5, а геометрические параметры каждого типа форсунок приведены в табл. 1.

Входная скорость всех примеров составляет 160  м/с. При времени инъекции изменение объемной доли препарата в зависимости от глубины инъекции показано на рисунке 6. При цилиндрической геометрии сопла глубина диффузии препарата в подкожную клетчатку составляет около 7,2 мм, а для конического сопла и конического цилиндрического сопла глубина диффузии составляет около 7,8 мм, что больше, чем у цилиндрического сопла.

Причиной этого явления является коническая форсунка, а конические цилиндрические форсунки имеют меньший диаметр на выходе. Скорость препарата в середине выходного отверстия больше; Таким образом, глубина проникновения в то же время больше. Диффузия лекарственного средства в подкожную клетчатку с различной геометрией насадок показана на рисунке 7. По сравнению с рисунком 2, когда лекарство только вытекает из пункционного отверстия, существует большая разница в морфологии диффузии лекарственного средства в подкожной клетчатке. салфетка. С течением времени диффузионная форма препарата примерно одинакова, и он распространяется в виде эллипсоида. В момент времени лекарство из цилиндрической насадки достигло границы между кожей и подкожной клетчаткой и диффундировало во всех направлениях на границе раздела (как показано на рисунке 2(e)). Для конической и конической цилиндрической насадок препарат не полностью достиг границы между кожей и подкожной клетчаткой, что связано с большей скоростью поступления препарата в подкожную клетчатку, большей глубиной проникновения в кожу при этом. Таким образом, требуется больше времени для распространения к границе между кожей и подкожной клетчаткой в ​​обратном направлении. Кроме того, по рисунку 7(в) и 7(е) можно судить о том, что лекарство диффундирует наружу в виде эллипсоида в подкожной клетчатке, и чем ближе оно к границе раздела кожи и подкожной клетчатки, тем меньше объемная доля препарата.

Расстояния диффузии лекарственного средства на разную глубину в подкожной клетчатке вдоль положительного направления оси в момент времени показаны на рисунке 8. Как видно из рисунка, расстояние диффузии цилиндрического сопла в положительном направлении оси больше при глубине впрыска менее 4 мм, диффузионное расстояние конического и конического цилиндрического сопла вдоль положительного направления оси одинаково. Глубина диффузии вдоль -оси в положительном направлении увеличивается с увеличением глубины в направлении, но все же меньше, чем у цилиндрического сопла. Когда глубина впрыска больше 4 мм, расстояние диффузии лекарственного средства конической форсункой и конической цилиндрической форсункой вдоль положительного направления оси выше, чем у цилиндрических форсунок. Затем диффузионное расстояние уменьшается с увеличением глубины от кожи, пока не уменьшится до нуля.

5. Выводы

В данной работе проведено численное моделирование для изучения процесса диффузии лекарственного средства в подкожной клетчатке НФИ с цилиндрическим соплом и проанализированы различия процесса диффузии лекарственного средства с различной геометрией сопла. Были получены следующие выводы. (1) Скорость диффузии препарата быстро снижается в процессе диффузии в подкожную клетчатку, а форма диффузии близка к эллипсовидной (2) Из-за явного увеличения скорости препарата на выходе из конического сопла и конической цилиндрической насадке проникновение препарата в подкожную клетчатку более глубокое при конической насадке и конической цилиндрической насадке одновременно. Однако для распространения к границе между кожей и подкожной клетчаткой в ​​обратном направлении требуется больше времени (3). подкожной клетчатки, тогда как для конической насадки и конической цилиндрической насадки диффузионное расстояние имеет тенденцию сначала к увеличению, а затем к уменьшению

Доступность данных

Все данные, включенные в это исследование, доступны по запросу, связавшись с соответствующим автором (Ван Юнфэй).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в связи с публикацией данной статьи.

Благодарности

Эта работа была поддержана проектом ZR2020QE190, поддерживаемым Фондом естественных наук провинции Шаньдун и Фондом научных исследований Шаньдунского технологического университета.

Ссылки

1. Чжоу X., Ван Дж. Б. и Сяо Х., «Безыгольная система доставки инъекций и применение», Фармацевтический журнал Народно-освободительной армии Китая , том. 21, нет. 6, стр. 439–443, 2005.

   Просмотр по адресу:

   Google Scholar

2. В. Шао, Ю. Ван, В. Ли и М. Чен, «Прогресс исследования безыгольного инжектора, China Medical Device Information , vol. 21, нет. 2015. Т. 5. С. 30–33.

   Просмотр по адресу:

   Google Scholar

3. Дж. Бакстер и С. Митраготри, «Вызванный струей прокол кожи и его влияние на безыгольные струйные инъекции: экспериментальные исследования и прогностическая модель», Journal of Controlled Release , том. 106, нет. 3, стр. 361–373, 2005.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

4. Дж. Бакстер и С. Митраготри, «Безыгольные струйные инъекции: зависимость проникновения и рассеивания струи в коже от мощности струи», Журнал контролируемого выпуска , том. 97, нет. 3, стр. 527–535, 2004 г.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

5. Дж. Бакстер, Дж. Катренчик и С. Митраготри, «Струйная инъекция в полиакриламидные гели: исследование механики струйной инжекции», Journal of Biomechanics , vol. 379, нет. 8, pp. 1181–1188, 2004.

   Посмотреть по адресу:

   Google Scholar

6. Д. П. Цзэн, Ю. Канг, Л. Се, X. Ся, З. Ван и В. Лю, «Математическая Модель и экспериментальная проверка оптимального диаметра сопла при безыгольном введении», Журнал фармацевтических наук , том. 107, нет. 4, стр. 1086–1094, 2018.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

7. Дж. Э. Рим, П. М. Пинский и В. В. ван Осдол, «Конечно-элементное моделирование сопряженной диффузии с разделением при трансдермальной доставке лекарств», Annals of Biomedical Engineering , vol. 33, нет. 10, стр. 1422–1438, 2005.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

8. J. Gupta, S.S. Park, B. Bondy, E.I. Felner и M.R. Prausnitz, «Инфузионное давление и боль во время инъекции микроиглы в кожу человека», Биоматериалы , том. 32, нет. 28, стр. 6823–6831, 2011.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

9. С. Х. Ли, Проектирование и экспериментальное исследование ключевых компонентов пьезоэлектрического безыгольного инжектора , Южно-Китайский сельскохозяйственный университет, Гуанчжоу, 2017 г.

10. Б. Чен, Х. Д. Ван, Дж. Т. Ши Ву и , «Численное исследование и рабочее поведение Hypospray», China Machine Engineering , vol. 19, нет. 2, стр. 196–199, 2008.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

11. Чжан Т., Ли С., Ли Л. и Мей Ю. Струйный анализ пьезоэлектрических насадок для безыгольных шприцев на основе FLUENT, Журнал вибрации, измерений и диагностики , том. 39, нет. 2, стр. 273–441, 2019.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

Copyright

Copyright © 2021 Yunfei Wang et al. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.